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南昌航空大学科技学院学士学位论文第四章 工作装置动臂的强度校核装载机是一种用途较广的施工机械。广泛应用于建筑公路矿山及国防工程中，对加快工程速度、保证工程质量、降低工程成本具有重要作用。因此，近几年来，装载机品种和产量都得到了迅猛发展，已成为了工程机械的主导产品之一。而工作装置是完成铲、装、运、卸等作业并带有液压缸的空间多杆机构。工作装置设计水平的高低直接影响装载机作业性能的好坏，进而影响整机工作效率。装载机提升能力是衡量整机性能的一个重要参数。提升能力不足是指装载机不能将额定的载荷举升到额定高度。提升能力不足将影响整机性能的发挥，降低工作效率，因此必须加以改进。另外，为了特殊的用途，在原有提升能力基础上增加提升能力，同样可采用本文所述的方法。提升能力的判断就是本章所要讲的强度校核计算。本章以TZ08D装载机工作装置动臂为例，采用材料力学中的梁模型对动臂结构精确求解动臂的应力，从而验证设计的合理性，减少材料用量，降低产品成本。4.1 计算载荷工况当装载机处于铲斗掘起偏载工况时，铲斗插入料堆，翻斗油缸工作，动臂油缸闭锁。偏载为集中载荷，作用于距斗刃尖和铲斗内侧壁各100mm 处。根据整机纵向稳定性条件作用于铲斗上最大的垂直载荷N=GL1/L=105 KN式中: G装载机操作重量L1整机重心离前桥中心水平距离L载荷N 离前桥中心水平距离以工作装置为分析对象,分别取铲斗、叉子挂接框为隔离体得翻斗油缸的作用力为P= NL3L5L2 L4=251.1 kN 式中:L2摇臂中铰孔中心线到转斗缸中心线垂直距离L3摇臂中铰孔中心线到拉杆中心线垂直距离L4 铲斗下铰孔中心线到拉杆中心线垂直距离L5 载荷N 到铲斗下铰孔中心线垂直距离 由前面公式（2-4）（2-5）计算可得到F1=4.99x104 NF2=3.45x104 N4.2建立动臂强度分析力学模型（模型的简化）图4-1 TZ08D装载机工作装置结构图4.2.1支座的简化在图4-1中，工作装置动臂前面与叉子挂接框连接，使活动端，后面与动臂后座连接，是固定端，所以把这端利用固定铰支座简化表示，而另一端是活动端。最后得到悬臂梁模型。4.2.2载荷的简化在装载机工作的时候，一般工作载荷为均匀载荷，为了方便计算可以将它简化为集中力，作用在铲斗中部。经过以上简化得到工作装置动臂的计算简图，如图4-2所示图4-2 工作装置动臂的计算简图G动臂结构重力 N外部载荷 F动臂油缸对动臂所加的力4.3动臂的校核4.3.1弯矩的计算分析装载机工作的几个工况可以看出，动臂在举升工况的时候受力最大，容易造成破坏，所以满足了这一个工况，其他的工况也就会满足强度要求了。下面就只校核工作装置动臂在举升工况下的强度。如图4-3所示动臂仍然受三个力分别是载荷的压力，动臂油缸的推力，还有自身的重力，以及支座的作用力（图中未标出） 图4-3 举升工况下工作装置动臂的计算简图在计算内力的时候，一般应先求出支座的反力。在现在的情况下，由于动臂的右端是自由端，无需确定支反力，就可以直接计算弯矩。在后梁AC范围内，把坐标原点取在A点，并用截面1-1以右的外力来计算弯矩，得到 M1=N=5=5Nm取B-3这一段为研究对象，在3-3截面左侧受力分析得到 M2= N+GX2=5+17.50.3104=10.25104 Nm取A-B段为研究对象，在2-2截面右侧受力分析得到 M3= N+GX2-FX3=15.5104-4.991040.5=10.5104Nm取A端面授力分析得到 M4=15.5104 Nm-0.7254.99104=12.5104 Nm4.3.2 弯矩图的绘制以A点为原点绘制动臂的弯矩图如图4-4所示 图4-4 动臂的弯矩图由图4-4可知截面A上的弯矩最大 Mmax=12.5104 Nm4.3.3 弯曲应力的计算 公式（4-1） W= 公式（4-2） 根据图4-5和公式4-2可以得到W=9.5105mm3 图4-5 动臂的截面由公式（4-10）计算可得=132 MPa查表可知Q235钢的许用弯曲应力=158 MPa比较得到 因此可以得出结论，动臂满足强度要求，具有较大的安全储备。4.4 结论由以上分析可以看出，TZ08D装